select()函数详解

elect()在SOCKET编程中还是比较重要的，可是对于初学SOCKET的人来说都不太爱用select()写程序，他们只是习惯写诸如 conncet()、accept()、recv()或recvfrom()这样的阻塞程序(所谓阻塞方式block，顾名思义，就是进程或是线程执行到这些函数时必须等待某个事件发生，如果事件没有发生，进程或线程就被阻塞，函数不能立即返回)。可是使用select()就可以完成非阻塞(所谓非阻塞方式non-block，就是进程或线程执行此函数时不必非要等待事件的发生，一旦执行肯定返回，以返回值的不同来反映函数的执行情况。如果事件发生则与阻塞方式相同，若事件没有发生则返回一个代码来告知事件未发生，而进程或线程继续执行，所以效率高)方式工作的程序，它能够监视我们需要监视的文件描述符的变化情况——读写或是异常。下面详细介绍一下！

select()函数的格式(我所说的是Unix系统下的Berkeley Socket编程，和Windows下的有区别，一会儿说明)：

  int select(int maxfdp, fd_set* readfds, fd_set* writefds, fd_set* errorfds, struct timeval* timeout);

先说明两个结构体：

第一：struct fd_set可以理解为一个集合，这个集合中存放的是文件描述符(file descriptor)，即文件句柄，这可以是我们所说的普通意义的文件，当然Unix下任何设备、管道、FIFO等都是文件形式，全部包括在内，所以，毫无疑问，一个socket就是一个文件，socket句柄就是一个文件描述符。fd_set集合可以通过一些宏由人为来操作，比如清空集合：FD_ZERO(fd_set*)，将一个给定的文件描述符加入集合之中FD_SET(int, fd_set*)，将一个给定的文件描述符从集合中删除FD_CLR(int, fd_set*)，检查集合中指定的文件描述符是否可以读写FD_ISSET(int, fd_set*)。一会儿举例说明。

第二：struct timeval是一个大家常用的结构，用来代表时间值，有两个成员，一个是秒数，另一个毫秒数。

具体解释select的参数：

int maxfdp是一个整数值，是指集合中所有文件描述符的范围，即所有文件描述符的最大值加1，不能错！在Windows中这个参数值无所谓，可以设置不正确。

fd_set* readfds是指向fd_set结构的指针，这个集合中应该包括文件描述符，我们是要监视这些文件描述符的读变化的，即我们关心是否可以从这些文件中读取数据了，如果这个集合中有一个文件可读，select就会返回一个大于0的值，表示有文件可读，如果没有可读的文件，则根据timeout参数再判断是否超时，若超出timeout的时间，select返回0，若发生错误返回负值。可以传入NULL值，表示不关心任何文件的读变化。

fd_set* writefds是指向fd_set结构的指针，这个集合中应该包括文件描述符，我们是要监视这些文件描述符的写变化的，即我们关心是否可以向这些文件中写入数据了，如果这个集合中有一个文件可写，select就会返回一个大于0的值，表示有文件可写，如果没有可写的文件，则根据timeout再判断是否超时，若超出timeout的时间，select返回0，若发生错误返回负值。可以传入NULL值，表示不关心任何文件的写变化。

fe_set* errorfds同上面两个参数的意图，用来监视文件错误异常。

struct timeval* timeout是select的超时时间，这个参数至关重要，它可以使select处于三种状态。

第一：若将NULL以形参传入，即不传入时间结构，就是将select置于阻塞状态，一定等到监视文件描述符集合中某个文件描述符发生变化为止；

第二：若将时间值设为0秒0毫秒，就变成一个纯粹的非阻塞函数，不管文件描述符是否有变化，都立刻返回继续执行，文件无变化返回0，有变化返回一个正值；

第三：timeout的值大于0，这就是等待的超时时间，即select在timeout时间内阻塞，超时时间之内有事件到来就返回了，否则在超时后不管怎样一定返回，返回值同上述。

返回值：

负值：select错误

正值：某些文件可读写或出错

0：等待超时，没有可读写或错误的文件

在有了select后可以写出像样的网络程序来！举个简单的例子，就是从网络上接受数据写入一个文件中。

---------------------------无连接

例子：

  int main(){int sock;FILE* fp;struct fd_set fds;struct timeval timeout = {3, 0}; //select 等待3秒，3秒轮询， 要非阻塞就置0char buffer[256] = {0}; //256字节的接收缓冲区/*假设已经建立UDP连接，具体过程不写，简单，当然TCP也同理，主机ip和port都已经给定，要写的文件已经打开sock = socket(...);bind(...);fp = fopen(...); */while(1){FD_ZERO(&fds); //每次循环都要清空，否则不能检测描述符变化FD_SET(sock, &fds); //添加描述符FD_SET(fp, &fds); //同上maxfdp = sock>fp?sock+1:fp+1; //描述符最大值加1switch(select(maxfdp, &fds, &fds, NULL, &timeout)) //select使用{case SOCKET_ERROR: exit(-1); break; //select错误，退出程序case 0: break; //再次轮询default:if(FD_ISSET(sock, &fds)) //测试sock是否可读，即是否网络上有数据{recvfrom(sock, buffer, 256, .... ); //接受网络数据if(FD_ISSET(fp, &fds)) //测试文件是否可写fwrite(fp, buffer...); //写入文件buffer清空；} //end if break} //end switch} //end while} //end main---------------------------面向连接#include <winsock.h>#include <stdio.h>#define PORT       5150#define MSGSIZE     1024#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")int     g_iTotalConn = 0;SOCKET g_CliSocketArr[FD_SETSIZE];DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID lpParameter);int main(){   WSADATA     wsaData;   SOCKET       sListen, sClient;   SOCKADDR_IN local, client;   int         iaddrSize = sizeof(SOCKADDR_IN);   DWORD       dwThreadId;   // Initialize Windows socket library   WSAStartup(0x0202, &wsaData);   // Create listening socket   sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);   // Bind           local.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);local.sin_family = AF_INET;local.sin_port = htons(PORT);   bind(sListen, (struct sockaddr *)&local, sizeof(SOCKADDR_IN));   // Listen   listen(sListen, 3);   // Create worker thread   CreateThread(NULL, 0, WorkerThread, NULL, 0, &dwThreadId);     while (TRUE)   {               // Accept a connection     sClient = accept(sListen, (struct sockaddr *)&client, &iaddrSize);     printf("Accepted client:%s:%d\n", inet_ntoa(client.sin_addr), ntohs(client.sin_port));     // Add socket to g_CliSocketArr     g_CliSocketArr[g_iTotalConn++] = sClient;   }     return 0;}DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID lpParam){   int             i;   fd_set         fdread;   int             ret;   struct timeval tv = {1, 0};   char           szMessage[MSGSIZE];     while (TRUE)   {     FD_ZERO(&fdread);     for (i = 0; i < g_iTotalConn; i++){FD_SET(g_CliSocketArr, &fdread);}                     // We only care read eventret = select(0, &fdread, NULL, NULL, &tv);if (ret == 0){       // Time expiredcontinue;}for (i = 0; i < g_iTotalConn; i++){if (FD_ISSET(g_CliSocketArr, &fdread)){         // A read event happened on g_CliSocketArrret = recv(g_CliSocketArr, szMessage, MSGSIZE, 0);if (ret == 0 || (ret == SOCKET_ERROR && WSAGetLastError() == WSAECONNRESET)){// Client socket closed           printf("Client socket %d closed.\n", g_CliSocketArr);closesocket(g_CliSocketArr);if (i < g_iTotalConn - 1){g_CliSocketArr[i--] = g_CliSocketArr[--g_iTotalConn];}}else{// We received a message from clientszMessage[ret] = '\0';send(g_CliSocketArr, szMessage, strlen(szMessage), 0);}} //if}//for}//while     return 0;}

服务器的几个主要动作如下：

1.创建监听套接字，绑定，监听；

2.创建工作者线程；

3.创建一个套接字数组，用来存放当前所有活动的客户端套接字，每accept一个连接就更新一次数组；

4.接受客户端的连接。

这里有一点需要注意的，就是我没有重新定义FD_SETSIZE宏，所以服务器最多支持的并发连接数为64。而且，这里决不能无条件的ccept,服务器应该根据当前的连接数来决定

是否接受来自某个客户端的连接。一种比较好的实现方案就是采用WSAAccept函数，而且让WSAAccept回调自己实现的Condition Function。

如下所示：

   int CALLBACK ConditionFunc(LPWSABUF lpCallerId,LPWSABUF lpCallerData, LPQOS lpSQOS,LPQOS lpGQOS,LPWSABUF lpCalleeId, LPWSABUF lpCalleeData,GROUP FAR *g,DWORD dwCallbackData){if (当前连接数 < FD_SETSIZE)return CF_ACCEPT;else   return CF_REJECT;}

工作者线程里面是一个死循环，一次循环完成的动作是：

1.将当前所有的客户端套接字加入到读集fdread中；

2.调用select函数；

3.查看某个套接字是否仍然处于读集中，如果是，则接收数据。如果接收的数据长度为0，或者发生WSAECONNRESET错误，则表示客户端套接字主动关闭，这时需要将服务器中对应的套接字所绑定的资源释放掉，然后调整我们的套接字数组（将数组中最后一个套接字挪到当前的位置上）。

除了需要有条件接受客户端的连接外，还需要在连接数为0的情形下做特殊处理，因为如果读集中没有任何套接字，select函数会立刻返回，这将导致工作者线程成为一个毫无停顿的死循环，CPU的占用率马上达到100%。

关系到套接字列表的操作都需要使用循环,在轮询的时候,需要遍历一次,再新的一轮开始时,将列表加入队列又需要遍历一次.也就是说,Select在工作一次时,需要至少遍历2次列表,这是它效率较低的原因之一.

在大规模的网络连接方面,还是推荐使用IOCP或EPOLL模型.但是Select模型可以使用在诸如对战类游戏上,比如类似星际这种,因为它小巧易于实现,且对战类游戏的网络连接量并不大. 对于Select模型想要突破Windows 64个限制的话,可以采取分段轮询,一次轮询64个.例如套接字列表为128个,在第一次轮询时,将前64个放入队列中用Select进行状态查询,待本次操作全部结束后.将后64个再加入轮询队列中进行轮询处理.这样处理需要在非阻塞式下工作.以此类推,Select也能支持无限多个.

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